DE3051217C2

DE3051217C2 - IC engine electronic ignition circuit

Info

Publication number: DE3051217C2
Application number: DE19803051217
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 7257 Ditzingen De Hoenig; Immanuel Dipl.-Ing. 7151 Erbstetten De Krauter; Werner 7132 Illingen De Harter; Uwe Dr. 8400 Regensburg De Kiencke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2000-11-05

Abstract

The IC engine ignition comprise a control circuit for the saturation state of the end transistor (20) in the primary circuit of the ignition coil (22). The saturation state is determined by measuring the collector voltage, or the difference of the collector and base voltages of the end stage transistor. the saturation state may be obtained in an inductive manner.The determination may also take place by measuring the ignition coil primary current across a current mirror circuit (20,21,27). In the base circuit of the end stage transistor there is incorporated the collector-emitter path of a control transistor (7), whose base excitation is carried out both via a control amplifier (15) of the control circuit and via a ignition control signal. The end stage transistor is controlled slightly above saturation. This keeps the lossy power as low as possible for protection of the end stage transistor

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist schon aus der DE-OS 29 48 645 bekannt, wo der primärseitige Strom der Zündspule erfaßt und in Abhängigkeit davon die Basisansteuerung des Endstufentransistors geregelt wird. Dies erfolgt durch Ableiten eines bestimmten Anteils des der Basis von einem nicht näher dargestellten Treibertransistor zugeführten Stroms nach Masse. Dies bedingt jedoch einen unerwünschten Verlustfaktor.The invention is based on a device according to the genus of the main claim. A such device is already from DE-OS 29 48 645 known where the primary current of the ignition coil is detected and depending on it the basic control of the Power stage transistor is regulated. This is done by Derive a certain proportion of the base from a driver transistor, not shown supplied current to ground. However, this requires an undesirable loss factor.

Aus der DE-OS 29 09 540 ist eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welcher mittels einer Stromspiegelschaltung ein Signal der gewünschten Dauer zum Aufladen einer Spule auf einen gewünschten Strom erzeugt wird.DE-OS 29 09 540 is an ignition system for internal combustion engines known, in which by means of a current mirror circuit Signal of the desired duration for loading a coil onto a desired electricity is generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostengünstige Schaltung zur Erfassung des Zündspulenprimärstroms zu realisieren. The invention has for its object a simple, inexpensive Realize circuit for detecting the ignition coil primary current.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below explained. The only figure shows a circuit Design of the embodiment.

Description of the embodiment

Über eine Klemme 10 ist ein Zündsteuersignal einer Geberanordnung bzw. eines Zündungsrechners einem Differenzierglied 11, einem NAND-Gatter 12 sowie einem vorzugsweise als monostabile Zeitstufe ausgebildeten Zeitglied 13 zugeführt. Der Ausgang des Differenzierglieds 11 ist mit dem Rücksetzeingang R eines Flipflops 14 verbunden, dessen Ausgang an den invertierenden Eingang eines als Regelverstärkers geschalteten Operationsverstärkers 15 angeschlossen ist. Der Ausgang des NAND-Gatters 12 ist an den Setzeingang S des Flipflops 14 angeschlossen. Der Ausgang des Zeitglieds 13 ist über ein ODER-Gatter 16 mit einem weiteren Eingang des NAND-Gatters 12 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 15 ist mit der Basis eines Regel- bzw. Treibertransistors 17 verbunden, dessen Kollektor an den Ausgang eines Spannungsreglers 18 und dessen Emitter über einen Strommeßwiderstand 19 an die Basis eines Endstufentransistors 20 sowie eines Stromspiegeltransistors 21 angeschlossen ist. Die am Strommeßwiderstand 19 abgegriffene Spannung ist einer ersten Grenzwerterkennungsstufe 29 zugeführt, deren Ausgang mit einem weiteren Eingang des NAND-Gatters 12 verbunden ist. Die Schaltstrecke des Endstufentransistors 20 ist in bekannter Weise in den Primärstromkreis einer Zündspule 22 geschaltet, deren Sekundärstromkreis wenigstens eine Zündkerze 23 enthält. Der Stromspiegeltransistor 21 bildet zusammen mit dem Endstufentransistor 20 eine Stromspiegelschaltung, d. h., die Basen und die Emitter sind jeweils miteinander verbunden. Eine Versorgungsspannung ist über eine Klemme 26 und einen Strommeßwiderstand 27 dem Kollektor des Stromspiegeltransistors 21 zugeführt. Stromspiegelschaltungen sind z. B. aus der DE-OS 27 38 897 bekannt. Die am Strommeßwiderstand 27 abgegriffene Spannung ist einer zweiten Grenzwerterkennungsstufe 28 zugeführt, deren Ausgang an einen weiteren Eingang des ODER-Gatters 16 angeschlossen ist. Der Spannungsabgriff des Strommeßwiderstands 27 ist zugleich mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 verbunden. An ignition control signal of a transmitter arrangement or an ignition computer is fed via a terminal 10 to a differentiating element 11 , a NAND gate 12 and a timing element 13, which is preferably designed as a monostable time stage. The output of the differentiating element 11 is connected to the reset input R of a flip-flop 14 , the output of which is connected to the inverting input of an operational amplifier 15 connected as a control amplifier. The output of the NAND gate 12 is connected to the set input S of the flip-flop 14 . The output of the timer 13 is connected via an OR gate 16 to a further input of the NAND gate 12 . The output of the operational amplifier 15 is connected to the base of a control or driver transistor 17 , the collector of which is connected to the output of a voltage regulator 18 and the emitter of which is connected via a current measuring resistor 19 to the base of an output stage transistor 20 and a current mirror transistor 21 . The voltage tapped at the current measuring resistor 19 is fed to a first limit detection stage 29 , the output of which is connected to a further input of the NAND gate 12 . The switching path of the output stage transistor 20 is connected in a known manner into the primary circuit of an ignition coil 22 , the secondary circuit of which contains at least one spark plug 23 . The current mirror transistor 21 , together with the output stage transistor 20, forms a current mirror circuit, ie the bases and the emitters are each connected to one another. A supply voltage is supplied to the collector of the current mirror transistor 21 via a terminal 26 and a current measuring resistor 27 . Current mirror circuits are e.g. B. from DE-OS 27 38 897 known. The voltage tapped at the current measuring resistor 27 is fed to a second limit detection stage 28 , the output of which is connected to a further input of the OR gate 16 . The voltage tap of the current measuring resistor 27 is also connected to the non-inverting input of the operational amplifier 15 .

Durch die Anstiegsflanke eines Zündsteuersignals an der Klemme 10 wird über das Differenzierglied 11 ein Rücksetzsignal für das Flipflop 14 erzeugt. Dadurch wird ein niederes Ausgangspotential der Operationsverstärker 15 zugeführt, worauf der Regeltransistor 17 stromleitend gesteuert wird und einen Basisstrom dem Endstufentransistor 20 zuführt, worauf dieser ebenfalls stromleitend wird und einen Zündspulenprimärstrom zuläßt. Der den Transistor 20 durchfließende Zündspulenprimärstrom ist über die Stromspiegelschaltung dem Operationsverstärker 15 rückgeführt, wodurch die beschriebene Anordnung als Regelkreis arbeitet. Der Basisstrom für den Transistor 20 wird dabei so eingestellt, daß ein vorgegebener Soll-Zündspulenprimärstrom durch den Endstufentransistor 20 eingestellt wird. Die Einstellung erfolgt dabei so, daß der Endstufentransistor 20 etwas oberhalb seiner Sättigung arbeitet. Dies dient zur Erzielung einer möglichst geringen Verlustleistung und erlaubt somit die Wahl eines gering dimensionierten Endstufentransistors, dem nur ein sehr geringer Basisstrom zugeführt werden muß. Als Maß für den Sättigungszustand des Endtransistors 20 dient der über die Stromspiegelschaltung 20, 21, 27 erfaßte Zündspulenprimärstrom. Diese Methode zur Erfassung des Sättigungszustands des Endstufentransistors 20 erlaubt eine vollständige Integration der benötigten Schaltmittel 27, 20, 21. The rising edge of an ignition control signal at the terminal 10 generates a reset signal for the flip-flop 14 via the differentiator 11 . As a result, a low output potential of the operational amplifier 15 is supplied, whereupon the control transistor 17 is controlled in a current-conducting manner and supplies a base current to the output stage transistor 20 , whereupon the latter also becomes current-conducting and permits an ignition coil primary current. The ignition coil primary current flowing through the transistor 20 is fed back to the operational amplifier 15 via the current mirror circuit, as a result of which the arrangement described operates as a control loop. The base current for the transistor 20 is set so that a predetermined target ignition coil primary current through the output stage transistor 20 is set. The setting is made so that the output stage transistor 20 operates somewhat above its saturation. This serves to achieve the lowest possible power loss and thus allows the selection of a small-dimensioned output stage transistor, to which only a very low base current has to be supplied. The ignition coil primary current detected via the current mirror circuit 20, 21, 27 serves as a measure of the saturation state of the end transistor 20 . This method for detecting the saturation state of the output stage transistor 20 allows the required switching means 27, 20, 21 to be fully integrated.

Die Stromspiegelschaltung basiert auf dem Prinzip, daß bei zusammengeschalteten Basen und Emittern zweier Transistoren deren Kollektorströme gleich groß sein müssen, vorausgesetzt, daß es sich um gleiche Transistoren handelt. Um nun den hohen Kollektorstrom des Transistors 20 im Stromspiegeltransistor 21 zu reduzieren, weist dieser eine wesentlich kleinere Kollektorfläche auf. Bei einem Verhältnis der Kollektorflächen von 10 zu 1 fließt somit durch diesen Transistor 21 nur 1/10 des Zündspulenprimärstroms. Dieser geringere Stromfluß erzeugt im Strommeßwiderstand 27 einen Spannungsabfall, der in der Grenzwerterkennungsstufe 28 ausgewertet wird. Überschreitet dieser Stromfluß ein höchstzulässiges Maß, so erfolgt eine Abschaltung des Endstufentransistors 20 durch Setzen des Flipflops 14 über das ODER-Gatter 16 und das NAND-Gatter 12. The current mirror circuit is based on the principle that when the bases and emitters of two transistors are connected together, their collector currents must be the same size, provided that the transistors are the same. In order to reduce the high collector current of the transistor 20 in the current mirror transistor 21 , this has a much smaller collector area. With a ratio of the collector areas of 10 to 1, only 1/10 of the ignition coil primary current flows through this transistor 21 . This lower current flow generates a voltage drop in the current measuring resistor 27 , which is evaluated in the limit value detection stage 28 . If this current flow exceeds a maximum permissible level, the output stage transistor 20 is switched off by setting the flip-flop 14 via the OR gate 16 and the NAND gate 12 .

Über den Strommeßwiderstand 19 wird der Basisstrom des Endstufentransistors 20 überwacht. Dies stellt eine weitere Sicherung für die Endstufe dar. Überschreitet dieser Basisstrom den Grenzwert der Grenzwerterkennungsstufe 29, so erfolgt gemäß vorheriger Beschreibung eine Abschaltung des Endstufentransistors 20 über das Flipflop 14. Da nach Einschalten des Regelkreises durch Rücksetzen des Flipflops 14 eine gewisse Einschaltzeit verstreicht, während der z. T. undefinierte Verhältnisse in den Bauelementen vorliegen, ist das Zeitglied 13 als Einschaltverzögerungseinrichtung vorgesehen. Dieses Zeitglied 13 wird mit der Anstiegsflanke des Zündsteuersignals getriggert und erzeugt während einer bestimmten Verzögerungszeit ein ausgangsseitiges 1-Signal. Dieses 1-Signal verhindert während dieser Verzögerungszeit Auswirkungen von Ausschalt-0-Signalen an den Ausgängen der Grenzwerterkennungsstufen 25 und 28.The base current of the output stage transistor 20 is monitored via the current measuring resistor 19 . This represents a further fuse for the output stage. If this base current exceeds the limit value of the limit value detection stage 29 , the output stage transistor 20 is switched off via the flip-flop 14 as described above. Since a certain switch-on time elapses after switching on the control circuit by resetting the flip-flop 14 , during which T. undefined conditions exist in the components, the timer 13 is provided as a switch-on delay device. This timer 13 is triggered with the rising edge of the ignition control signal and generates an output-side 1 signal during a certain delay time. This 1 signal prevents effects of switch-off 0 signals at the outputs of limit detection stages 25 and 28 during this delay time.

Bei Überwachung mehrerer Grenzwerte können diese in bekannter Weise einem rechnergesteuerten Multiplexer zugeführt werden. Über ein Latch werden dann entsprechend die einzelnen Regel- und Abschaltfunktionen gesteuert. Die verschiedenen Schwellen bzw. Grenzwerte sind in einem Speicher des Rechners enthalten. Entsprechend erfolgt über einen Komparator die Steuerung des Latch. If several limit values are monitored, they can be known Way fed to a computer-controlled multiplexer will. The latches are then used accordingly individual control and shutdown functions controlled. The different thresholds or limit values are in one Computer memory included. This is done accordingly control of the latch via a comparator.

Der Spannungsregler 18 setzt die Versorgungsspannung in eine Spannung um, durch die die Kollektor-Emitterspannung des Regeltransistors 17 auf einen Wert reduziert wird, der geringfügig über der Sättigungsspannung dieses Transistors liegt. Hierdurch erhält man eine gute Verstärkung dieses Transistors bei geringer Verlustleistung.The voltage regulator 18 converts the supply voltage into a voltage by means of which the collector-emitter voltage of the regulating transistor 17 is reduced to a value which is slightly above the saturation voltage of this transistor. This gives good transistor gain with low power dissipation.

Claims

1. Device for measuring the ignition coil primary current of an ignition system for internal combustion engines with a series connection of a primary winding of an ignition coil and an output stage transistor, characterized in that the ignition coil primary current is tapped via a current mirror circuit of the output stage transistor ( 20 ) with a second transistor ( 21 ), the second transistor ( 21 ) has a much smaller collector surface.

2. Device according to claim 1, characterized in that the current through the second transistor ( 21 ) is tapped at a resistor ( 27 ) connected to its collector.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the output stage transistor ( 20 ), the second transistor ( 21 ) and the resistor ( 27 ) are integrated.